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다양한 형상의 금속 구조체 촉매를 이용한 천연가스 수증기 개질반응으로부터 수소생산
구기영(Koo, Kee Young),최은정(Choi, Eun Jeong),주현규(Joo, Hyunku),정운호(Jung, Un Ho),윤왕래(Yoon, Wang Lai) 한국신재생에너지학회 2010 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2010 No.06
본 연구에서는 천연가스 수증기 개질반응에 니켈 촉매가 코팅된 금속 구조체 촉매를 적용하여 수소를 생산하였다. 금속구조체 촉매는 기존 펠릿 촉매가 충진 된 촉매반응기에 비해 열 및 물질 전달 특성이 우수하여 이를 여러 개질반응에 적용하고자하는 연구가 수행되어 왔다. 하지만, 기존 금속구조체 촉매의 개발에 있어 촉매와 금속 지지체간의 안정한 결합을 통한 열안정성 확보에 대한 문제는 여전히 해결과제로 남아 있다. 따라서, 본 연구에서는 니켈 촉매를 금속 지지체에 안정하게 부착하기 위한 금속 지지체 표면 처리 방법을 개발하였으며 금속 구조체의 형상에 상관없이 균일한 표면처리가 가능하였다. 개발된 표면 처리방법을 적용한 금속 구조체 촉매는 촉매와 금속지지체간의 결합력 향상으로 인해 120시간 이상 안정한 반응활성을 보였다. 또한, 빠른 공간속도에서도 펠릿촉매와 표면처리를 적용하지 않은 금속 구조체 촉매에 비해 높은 촉매 활성을 보였다. 뿐만 아니라, 본 연구에서 개발된 표면처리를 모노리스와 폼을 비롯한 다양한 형상의 금속구조체 촉매에 적용하여 기하학적 표면 특성에 따른 촉매의 활성 차이를 살펴보았다. 겉보기 표면적이 넓은 금속구조체일 수록 촉매의 고분산 코팅에 유리하여 높은 활성을 보였다.
모드 유연도 기반 변위를 이용한 보 구조의 손상탐색기법
구기영 ( Koo Ki Young ),이종재 ( Lee Jong Jae ),윤정방 ( Yun Chung Bang ),허용학 ( Huh Yonghak ) 한국구조물진단유지관리공학회 2008 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.12 No.1
본 연구는 모드 유연도에 의해 산정되는 변위를 사용한 보 구조계의 손상탐색기법을 제안하였다. 일반적으로 구조계에 손상이 발생하면 추가처짐을 발생하게 되는데, 이에는 손상위치에 대한 정보가 포함되게 된다. 일반적으로 손상과 추가처짐의 관계는 매우 복잡한데, 본 연구에서는 새로운 하중개념 즉, 양모멘트 탐색하중(PBIL: Positive Bending Inspection Load)과 손상유발 활선변위(Damage-Induced Chord-wise Deflection: DI-CD)을 도입하여 간략한 손상과 추가처짐의 관계를 해석적으로 도출하였다. 이를 바탕으로 추가처짐을 사용한 손상위치탐색기법을 제안하였으며, 모형교량에 대한 실내실험을 통하여 제안된 기법이 성공적으로 경간 내부 뿐만 아니라 지점 근처의 손상도 성공적으로 규명함을 관찰할 수 있었다. In bridge structures, damage may induce an additional deflection which may naturally contain essential information about the damage. However, inverse mapping from the damage-induced deflection to the actual damage location and severity is generally complex, particularly for statically indeterminatesystems. In this paper, a new load concept, called the positive-bending-inspection-load (PBIL) is proposed to construct a simple inverse mapping from the damage-induced deflection to the actual damage location. From the theoretical investigations, it was proven that the damage-induced chord-wise deflection (DI-CD) hasthe maximum value with the abrupt change in its slope at the damage location under a PBIL. Hence, a novel damage localization method is proposed based on the DI-CD under a PBIL. Experimental verification study was also carried out on a two-span continuous bridge model with a steel box-girder. It was found that the proposed method clearly identified the damage existence and damage location for small damage cases with narrow cuts at the bottom flange.
메탄의 수증기-이산화탄소 복합개질 반응에서 니켈 촉매의 탄소침적 저항성에대한 Ce 증진효과
구기영(Koo, Kee-Young),노현석(Roh, Hyun-Seog),정운호(Jung, Un-Ho),윤왕래(Yoon, Wang-Lai) 한국신재생에너지학회 2009 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2009 No.11
메탄의 수증기-이산화탄소 복합개질반응에서 니켈 촉매의 탄소 침적 저항성에대한 Ce 증진 효과를 살펴보기 위해, Ni-Ce/{alpha}-Al₂O₃ 촉매를 제조하였다. Ce/Ni 비율 변화에 따른 촉매 비표면적, Ni 입자 분산도 및 촉매 활성 변화를 살펴보았고, Ce 첨가량을 최적화 할 수 있었다. Ce/Ni 비율 증가에 따라 NiO 결정크기가 감소하고 표면적과 Ni 분산도는 증가하였다. 특히, Ce/Ni=0.5 첨가 시, 촉매는 가장 넓은 비표면적과 Ni 분산도를 가졌으며, 우수한 촉매 활성 및 높은 탄소 침적 저항성을 보였다. 또한, 본 연구에서는 Ni과 Ce 담지 방법에 따른 Ni 분산도 향상과 Ni과 Ce간의 접촉 면적 극대화를 통한 활성산소 공급 향상에 대한 영향을 함께 살펴보았다. Ni과 Ce를 동시 함침법과 연속 함침법으로 담지하여 비교한 결과, 동시 함침법으로 제조한 Ni-Ce/{alpha}-Al₂O₃ (Ce/Ni=0.5) 촉매가 가장 우수한 촉매 성능 및 높은 탄소 침적 저항성을 보였다. 이는 동시 함침법으로 고분산된 Ni 입자와 담체간의 강한 상호작용 형성과 원활한 활성 산소 공급에 기인한 것이다.
합성가스 생산을 위한 복합개질 반응에서 Ni/MgO-Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 촉매의 탄소침적 저항성 향상에 관한 연구
구기영(Koo, Kee-Young),노현석(Roh, Hyun-Seog),정운호(Jung, Un-Ho),윤왕래(Yoon, Wang-Lai) 한국신재생에너지학회 2009 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2009 No.06
Highly active and stable nano-sized Ni catalysts supported on MgO-Al₂O₃ calcined from hydrotalcite-like materials have been successfully developed with a strong metal to support interaction (SMSI) to enhance the coke resistance in combined H₂O and CO₂ reforming of CH₄ (CSCRM) for syngas (H₂/CO=2) production. The change of the surface area and NiO crystallite size with varying the pre-calcination temperature of support and Mgo content was investigated in relation to the coke resistance. As increasing the pre-calcination temperature, the surface area decreases and the metal to support interaction becomes weak. As a consequence, the coke deposition was more severe on catalysts pre-calcined at high temperature. It was concluded that highly dispersed Ni metal in the surface of Ni/MgO-Al₂O₃ catalyst (MgO=30 wt%) pre-calcined at 800?C had a strong metal to support interaction (SMSI) resulting in an increase of coke resistance and high activity.
부분구조계 규명기법을 이용한 보 구조물의 구조건전성 평가
구기영(Koo Ki-Young),이진학(Yi Jin-Hak),윤정방(Yun Chung-Bang) 대한토목학회 2007 대한토목학회논문집 A Vol.27 No.5A
교량의 구조적 건전성과 관련된 여러 지수들 가운데 가장 중요한 지수 중 하나인 상부구조계의 휨강성을 쉽고 정확하게 추정하기 위한 기법을 제안하였다. 교량 상부구조계의 휨강성을 추정하는 경우, 교좌장치, 교대부 등의 경계조건의 영향을 고려하여야 하나, 이들은 노후화 및 온도, 습도 등 환경에 띠라 복잡한 거동을 하기 때문에 정확하게 반영하기 매우 어렵다. 따라서 이 연구에서는 이러한 경계조건에 대한 고려가 필요하지 않도록 부분구조계 규명기법을 도입하였으며, 이로부터 노후화 되거나 혹은 여러 환경조건에 노출된 경계조건의 영향을 배제할 수 있도록 하였다. 또한 제안기법은 복잡한 실험모드해석을 필요로 하지 않기 때문에 자동화 계측의 효율성을 증진시킬 수 있을 것으로 기대된다. 제안기법을 가변경계조건을 갖는 보 구조물에 적용하여 경계조건에 무관하게 상부구조계의 휨강성을 매우 정확하게 추정할 수 있음을 검증하였고, 또한 강상자형 모형교량에 대한 수치시뮬레이션을 통하여 부분구조계의 설정에 관계없이 상부구조계의 휨강성을 추정할 수 있음을 검증하였다. 마지막으로 강상자형 모형교량에 대한 실험을 통하여 강상자형 교량에 구조적 손상이 있는 경우 이러한 손상에 의하여 감소된 휨강성을 합리적으로 추정할 수 있음을 검증하였다. This study proposed a method to estimate the bending stiffness of a bridge superstructure, which is one of the major indices of structural integrity of a bridge. During the estimation of structural condition using several identification methods, it is required to consider the condition of boundary conditions such as bearing devices and abutments very precisely since the boundary conditions can be changed significantly by aging and temperature effects. To overcome this shortcoming, a new substructural identification method is proposed to evaluate the bending stiffness of a bridge superstructure without considering the boundary conditions by isolating the estimation domain into the internal substructure. Since the propose method doesn't require any complex and complicate experimental modal analysis to obtain modal properties, this technique can give an important role to enhance the current automated instrumentation facilities. Proposed method is verified by an experimental study using a simple beam model with several different boundary conditions, a numerical simulation study using a steel box girder bridge model and an experimental study using a steel box girder bridge with different structural damage conditions.